4，4'－二氟二苯甲烷的合成研究进展

张 亨

(锦西化工研究院，辽宁葫芦岛 125001)

0 前言

4，4'－二氟二苯甲烷［1］是一种非常重要的含氟有机精细化工和医药中间体，一般不作为化工产品出售，直接氧化成4，4'－二氟二苯甲酮，主要用于合成战略国防军工用新型芳香族热塑性特种工程塑料，如聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚醚酮酮、聚芳醚酮腈、聚芳醚酮、聚芳醚酮酚等。还用于合成新型强效脑血管扩张药物“氟苯桂嗪”及治疗老年性痴呆症药物“都可喜”等的关键中间体。

用4，4'－二氟二苯甲酮合成的特种工程塑料用途广泛，可作熔体贴合、模塑制品、复合材料、纤维和薄膜等。电子电器方面:用于飞机、船舶、潜艇、核电站、油田等的耐高温、耐油、耐辐射、耐海水浸蚀的电线电缆的被覆，耐高温电机绝缘槽内衬，电容器介电膜，耐热电绝缘带，卫星用调温薄膜，可挠性印刷电路板，高温接线柱、接线板、接插件，电气开关，电极端子等。宇航方面:用于宇航雷达罩、无线电设备罩、电动机零部件，高强度高模量的飞机和飞行器耐热零件，宇航工业的结构材料等。汽车与机械设备方面:用于汽车涡轮充电器外壳、汽缸外裙、配电盘、高温轴承保持架、柴油机活塞环、连轴器、制动闸零件、风扇、凸轮推杆、流量计转子、离心分离器部件、热水泵体、叶轮，耐高温和耐酸碱管道、接头和容器，各类O型密封圈，硅片承载器，液晶仪表盘等。其纤维可织造耐腐蚀传送带和工业滤布。

“氟苯桂嗪”主要用于治疗缺血性脑血管病、记忆力减退、眩晕、耳鸣、外周血管病、血管性偏头痛，并可作为抗癫痫的辅助药。“都可喜”用于治疗老年人认知和慢性感觉神经损害的有关症状(不包括阿尔茨海默病和其它类型的痴呆);血管源性视觉损害和视野障碍的辅助治疗;血管源性听觉损害、眩晕和耳鸣的辅助治疗等。

1 理化性质

4，4'－二氟二苯甲烷又名双(4－氟苯基)甲烷，英文名称为 4，4'－Difluorodiphenylmethane;1，1'－Methylenebis(4－fluorobenzene)等，为白色结晶或粉末。CAS登录号457－68－1，分子式C13H10F2，分子量204.22，熔点29 ～30.5 ℃(不同文献有差异)，沸点90 ℃(133.3 Pa)，相对密度(d420)1.145(不同文献有差异)，折射率()1.5326。不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、苯、甲苯等有机溶剂。具有氟苯类和烷烃类化合物的化学性质。

红外光谱，ν/cm－1:3060、2930、2850(苯环C－H)，1580、1490、1420(苯环 C=C)，1390、1300(－CH2－)，838(苯环对位取代);核磁共振光谱(CDCl3)，δ:4.0(－CH2－);7.2、7.7(ph－H)。

本品有毒，经皮肤吸收，会引起神经障碍和麻痹症。工作场所空气中最高允许浓度为1 mg/m3。

2 合成方法

4，4'－二氟二苯甲烷的合成方法有二氨基二苯甲烷重氮化分解法、氟苯和甲醛缩合法、氟苯和二氯甲烷Fridel－Crafts烷基化法、氟苯和对氟苄基氯Fridel－Crafts苄基化法等。各种方法均可用于工业化，根据原料来源情况因地制宜。国内外对4，4'－二氨基二苯甲烷重氮化分解法合成4，4'－二氟二苯甲烷的研究较多。今后研究重点是:完善优化现有4，4'－二氟二苯甲烷的生产工艺;开发4，4'－二氟二苯甲烷资源节约型、环境友好型的先进催化合成技术，研发更高效的催化剂，充分发挥我国氟资源丰富的优势。

2.1 二氨基二苯基甲烷重氮化分解法

4，4'－二氨基二苯甲烷、足够的亚硝酸钠、氢氟酸(或氟硼酸)等在适当溶剂中，于－20～10℃下进行重氮化反应，过滤重氮盐，用乙醚洗涤。再将该重氮盐在适当溶剂中加热分解得4，4'－二氟二苯甲烷，直至不发生分解气体为止。反应结束后，蒸出溶剂，然后减压蒸馏，得合格产品。重氮化的影响因素为无机酸浓度、反应物浓度、加料速度和反应温度等。反应物浓度太大，反应激烈，温度难以控制，容易因局部温度过高造成部分重氮化合物分解;若反应物浓度太小，反应速度过慢，反应不完全。一般情况是，反应完毕溶液总体积为胺量的12倍左右。重氮盐热稳定性差，重氮化反应大多在低温下进行。芳胺重氮化分解法需大量处理重氮盐中间产物，热分解条件要求严格，产生大量有害气体，操作环境比较恶劣，要谨慎操作以免爆炸。该法一次性在苯环上引入氟原子，工艺相对简单，成本较低，产品收率较高，质量比较稳定。该法反应时间较长，设备腐蚀严重。

J.Lichtenberger等［2］较早将 4，4'－二氨基二苯甲烷经重氮化氟化分解制得4，4'－二氟二苯甲烷，产率30.6%。氧化4，4'－二氟二苯甲烷得4，4'－二氟二苯甲酮。

Staniland，Philip Anthony等［3］将 4，4'－二氨基二苯甲烷和亚硝酸钠在95%HF溶液中重氮化，控制温度－20～－10℃;重氮化后以80%的氢氟酸处理得4，4'－二氟二苯甲烷，产率69.6%;再以质量浓度35%的硝酸氧化，得4，4'－二氟二苯甲酮，产率 89.3%。

郑州大学郭彦春等［4］将4，4'－二氨基二苯甲烷以亚硝酸钠和氟硼酸重氮化得重氮盐，然后加热分解得4，4'－二氟二苯甲烷。

Fukuoka，Shinsuke等［5］将20 g 4，4'－二氨基二苯甲烷、96 mL 42%的氟硼酸和100 mL正辛烷搅拌混合，然后滴加14.3 g亚硝酸钠溶于28 mL水的溶液，得38.5 g重氮盐。称取10 g该重氮盐溶于200 mL正辛烷中，于100～110℃加热分解得4，4'－二氟二苯甲烷，产率91.1%。

Aihara，Tetsuhito等［6］将 4，4'－二氨基二苯甲烷、氟硼酸和亚硝酸钠反应制得重氮盐，再和三氟化硼合二甲醚反应得 4，4'－二氟二苯甲烷，产率80%。该生产工艺可安全稳定地实现工业化。

青岛帝科精细化学有限公司孙森［7］以4，4'－二氨基二苯甲烷为原料，经重氮化分解反应得4，4'－二氟二苯甲烷，再进行氧化反应合成4，4'－二氟二苯甲酮。通过改进工艺和优化反应条件，产品收率84%，为工业化生产提供一种经济有效生产方法。

青岛科技大学化学与分子工程学院周晓东［8］以4，4'－二氨基二苯甲烷为原料，氟硼酸作酸性介质和氟化原料，其与原料摩尔比6∶1，在温度0～5℃，亚硝酸钠滴加时间20～30 min条件下进行重氮化反应;采用甲苯溶剂法分批加料进行分解反应，反应时间1 h;再滴加70%稀硝酸进行氧化反应，滴加时间3 h，恒温反应3 h，得4，4'－二氟二苯甲酮。产品纯度＞99%，总收率＞54%。工艺放大实验表明已趋成熟，达到工业化前的小试要求。

Moody、David John等［9］公开了芳基重氮盐及其衍生物进行亲核取代反应的过程。在溶剂体系中生成芳基重氮盐，在疏水性离子液体中重氮盐分解，与适当的亲核试剂发生取代反应。利用离子液体、重氮盐和亲核试剂反应得到所需的芳基化合物，无需分离重氮盐和无水条件。适宜的离子液体包括咪唑、吡啶和类似季铵化的环状亚胺盐等。亲核试剂包括卤化物、氰化物、硫氰酸盐或实用的离子液体阴离子。在0℃，4，4'－二氨基二苯甲烷在水溶液中和亚硝酸钠及氟硼酸经重氮化，小心加热至20℃，得1－丁基－3－甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体加合物白色沉淀［bmim］［PF6］，沉淀迅速分解，混合物分离为黄色疏水性离子液体层和清晰的溶液层。倾析除去溶液层，冲洗剩下的离子液体层，用干燥的氮气干燥。于90℃加热该有机层90 min，连续产生粉红色气泡。然后冷却、萃取，在真空中蒸馏得黄色油状物，4，4'－二氟二苯甲烷含量82%，总产率75%。

2.2 氟苯和甲醛缩合法

氟苯和甲醛在酸性催化剂作用下生成4，4'－二氟二苯甲烷，同时副产2，4'－二氟二苯甲烷、2，2'－二氟二苯甲烷及一定量的树脂状物。该法原料易得，做好产物的分离和精制工作至关重要，可创造可观的经济效益、环境效益和社会效益。

J.Lichtenberger等［2］在0 ℃向氟苯的乙醇溶液中慢慢加入硫酸，然后在18～20℃加入甲醛反应，得4，4'－二氟二苯甲烷及其异构体和聚合物。Gyorgy Oláh 等［10］将 4.5 g 氟化氢、24 g 氟苯、50 mL四氯化碳和7.5 g多聚甲醛混合搅拌2 h，再以8 g氯化锌催化回流1 h，放置过夜，过滤，多余的氟苯和四氯化碳蒸馏回收，残液用乙醇进行重结晶得4，4'－二氟二苯甲烷。

Gyorgy Oláh 等［11］将 197 g 氟苯、56 g 多聚甲醛和56 g无水氯化锌的混合物在60℃通入干燥氯化氢回流反应8 h，分离有机相，用水洗涤，用5%碳酸氢钠洗涤，再用水洗涤，用氯化钙干燥，真空蒸馏得对氟苄基氯，沸点66～68℃(15 mmHg)。副产4，4'－二氟二苯甲烷。

Roegl、Harald 等［12］公开了两步法制备 4，4'－二氟二苯甲酮的工艺过程。氟苯和甲醛在有机磺酸催化下反应生成4，4'－二氟二苯甲烷，通过分离得到产物;然后以硝酸氧化得4，4'－二氟二苯甲酮。

2.3 氟苯和二氯甲烷Friedel－Crafts烷基化法

氟苯和二氯甲烷在路易士酸、质子酸、酸性氧化物等催化下进行Friedel－Crafts烷基化反应生成4，4'－二氟二苯甲烷粗品，再经水蒸汽蒸馏、分离、重结晶得产品，产率＞64%。未反应的二氯甲烷和氟苯得以回收。路易士酸催化剂有 AlCl3、ZnCl2、BF3等。无水AlCl3是多种Friedel－Crafts烷基化反应中应用最广泛的催化剂，消耗量大，具有很强的吸水性，反应中放出大量氯化氢气体和大量的热，严重时甚至会引起爆炸，并对设备腐蚀较重。质子酸催化剂有硫酸、氯磺酸、磷酸、氢氟酸、烷基磺酸、阳离子交换树脂等。氢氟酸有许多优点，但价格较贵，腐蚀性强。H3PO4－BF3催化效果较好。阳离子交换树脂的优点是副反应少，通常不与反应物或产物形成络合物，可用简单的过滤方法将其从反应物中回收套用。酸性氧化物可以是天然的(如沸石、硅藻土、膨润土、铝矾土等)，也可以是合成的。近年开发较多的是分子筛催化剂，随硅铝比不同，有A型、X型、R型及新型ZSM系列分子筛。分子筛催化剂的优点是容易再生，可重复使用，基本上不产生废液，大量用于石油化工。氟苯和二氯甲烷 Friedel－Crafts烷基化法原料易得，设备简单。

G.S.Kolesnikov等［13］将二氯甲烷和氟苯在无水三氯化铝催化下发生Friedel－Crafts反应，分离得到4，4'－二氟二苯甲烷。

2.4 氟苯和对氟苄基氯Friedel－Crafts苄基化法

氟苯和对氟苄基氯在路易士酸、质子酸、酸性氧化物等催化下进行Friedel－Crafts苄基化反应生成4，4'－二氟二苯甲烷粗品，再经蒸馏、分离、重结晶得产品。

Gyorgy Oláh 等［10］将 19 g 氟苯和 9 g 无水三氯化铝在50 mL二硫化碳中溶解，加入10 g对氟苄基氯，在40℃搅拌反应45 min，冷却，倾入冰中，分离，干燥有机层，多余二硫化碳和氟苯蒸馏回收，残液用乙醇重结晶得4，4'－二氟二苯甲烷。

2.5 其他方法

F.A.Gunther等［14］将 3.5 g 红磷、1.22 g 碘溶于100 mL乙酸中，保持室温30 min，加入7 g 4，4'－二氟二苯甲醇和1.22 g水，回流反应44 h，过滤后倾入300 mL 2.5%亚硫酸氢钠溶液中，得75%4，4'－二氟二苯甲烷，熔点28.5～29.5℃。

3 结束语

4，4'－二氟二苯甲烷是一种非常重要的精细有机化工中间体，以其氧化产物4，4'－二氟二苯甲酮合成的特种工程塑料在航空航天、汽车、电子、机械等领域获得广泛应用;合成的相关药物市场需求量逐年增加，产品持续扩张。国家产业政策鼓励高技术产品的发展，国内企业新增投资项目逐渐增多，4，4'－二氟二苯甲烷受到关注。

优化4，4'－二氟二苯甲烷合成过程尚有潜力可挖。改进现有合成工艺，研发新工艺，选择合适的催化剂，缩短反应时间，控制系统副反应，减少副产物生成量，简化操作，对节约原料，降低成本，保护自然生态环境，提高4，4'－二氟二苯甲烷的质量和收率，具有积极意义。4，4'－二氟二苯甲烷的优化合成及副产物回收处理等完善工作仍然非常必要。

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